目 录
一、 引言 1
（一） 计算器的发展背景 1
（二） 计算器的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容及设计指标 2
二、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 控制系统的主控芯片对比与选择 3
（二） AT89C51单片机 3
（三） LCD1602液晶介绍 4
（四） SC8035型OTP语音芯片概述 5
（五） SC8035语音芯片控制方式 6
三、 硬件系统设计 8
（一） 硬件结构框图设计 8
（二） 单片机最小系统设计 8
（三） 4×4键盘电路设计 9
（四） 按键音电路设计 10
（五） 液晶屏电路设计 10
（六） SC8035语音芯片电路原理图设计 11
四、 软件系统设计 12
（一） 软件系统流程图设计 12
（二） 液晶屏软件流程设计 13
（三） SC8035语音芯片工作流程图设计 14
五、 实物调试及问题总结 16
（一） LCD1602调试 16
（二） 键盘的调试 16
（三） SC8035语音芯片调试 16
（四） 实物展示 16
总结 18
致谢 19
参考文献 20
附录一 原理图 21
附录二 PCB图 22
附录三 元件列表 23
附录四 程序 24
引言
计算器的发展背景
计算器是如今日常生活、工作以及学习中一种常用的电子运算工具，在一些需要进行复杂运算的场合，电子计算器是必不可少的一件工具，它相比于人工运算来说具有快速、错误率为零以及运算结果直观的特点。其实计算器早在几个世纪以前就广泛的出现在人类文明里了，比如古代中国的算筹、算盘以及古代希腊文明中的安提凯希拉装置，这些传统的或者称之为古老的计算器的出现表明当时的人类已经有了高度的智慧，甚至可以说他们当时的生活中已经出现了许多人类活动涉及到复杂的运算，比如贸易
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电子运算工具，在一些需要进行复杂运算的场合，电子计算器是必不可少的一件工具，它相比于人工运算来说具有快速、错误率为零以及运算结果直观的特点。其实计算器早在几个世纪以前就广泛的出现在人类文明里了，比如古代中国的算筹、算盘以及古代希腊文明中的安提凯希拉装置，这些传统的或者称之为古老的计算器的出现表明当时的人类已经有了高度的智慧，甚至可以说他们当时的生活中已经出现了许多人类活动涉及到复杂的运算，比如贸易或者教学活动，中国古代较早的计算器是算筹，通过竹条、木棒或者兽骨，实现较为复杂的运算，表明当时的古代人已经具备了使用工具做复杂运算的能力。这些传统计算器在现代人看来虽然运算功能有限，并且使用起来比较复杂，但是它们确确实实地对人类社会的进步产生了推波助澜的作用，直到1958年末期，真正意义上的电子计算器出现在人们的视野中，这段时期正值数字逻辑技术崭角露头之时，这一新的概念的重要性逐渐被技术人员所领悟，相关设计人员通过逻辑器件中能够实现加减运算的集成芯片，结合发光二极管显示器以及按键等设计出了能够实现加减运算的电子计算器，虽然还无法实现乘除运算，但是这种崭新的产品在投入市场后就迅速赢得了人们的青睐，在市场贸易、公司会计以及教学活动中，这种电子计算器彰显出了电子技术时代的来临，并且电子技术生活化、电子技术工作化等理念也不断深入人心。紧接着微处理器技术大行其道，这段时期最明显的特征是单片机等一些微处理芯片被嵌入了各种电子仪器中，自动控制技术成为了智能仪器必不可少的角色，这时候由微处理器作为主控芯片的电子计算器不但能够实现加减乘除运算，连平方、立方、开平方以及其他一些复杂的公式计算都能够实现，这时出现了很多种不同类型的计算器，如算术计算器、科学计算器以及程序计算器等，这些功能不同的计算器的出现表明了单片机强大的数据处理功能，同时它也彰显了微处理器时代下，单片机所能带给人们的生活工作便利。计算器的发展与成熟离不开单片机等一些微处理器技术的发展，可以说计算器的发展将永无止境，因为微处理器器件由最初的4位到现在的32位数据处理宽度，可以看出它的性能正在不断提高，因此计算器的运算能力也必将不断提高。
计算器的国内外发展现状
电子计算器目前在国内外已经发展到一个非常成熟的阶段了，许多厂家推出的计算器能够实现除了简单科学计算外的图形绘制、曲线计算以及汇率计算等，并且有的计算器内部还集成了网络部分，这样计算器内部的许多参数能够通过网络功能进行实时更新，比如汇率计算中，计算器通过互联网获得当日世界范围内所有外汇牌价的参数，然后提供给使用者进行使用。由于目前平板电脑以及智能手机的发展，出现了许多性能优良的软件式计算器，这在一定程度上制约了电子计算器的发展，然而目前许多高性能的微处理器芯片正在不断出现，使用这些微处理器芯片做主控的硬件式计算器无论是在计算速度上还是功能上，都远胜于这些计算器APP。
本文主要研究内容及设计指标
本文以“基于单片机的计算器设计”作为研究课题，选用了目前市面上常用的8位数据宽度单片机AT89C52作为主控芯片，设计了一款能够实现加减乘除运算的算术计算器，并实现了如下指标：
能够进行加减乘除运算；
具有清零功能；
具有语音播报功能；
显示器采用液晶屏。
方案选择及元器件介绍
控制系统的主控芯片对比与选择
方案一：若以使用经验和成本为第一考虑要素，那么51单片机将是一个不错的选择。目前市面上51单片机具有广泛的市场，无论是在高校教学还是工业控制场合，都能看到51单片机的身影。大学期间的单片机课程主要对51单片机（如AT89C51、STC89C51等）的内部结构、使用方法等有过全面的教学，并且其内部寄存器数量较少，相比于其他类型的单片机更容易进行程序构建，选择51单片机作为主控核心，能够使得顺利完成毕业设计具有保障。另外在成本方面，51单片机芯片根据其内部资源情况价格不一，但价格都相对较低廉；51单片机的程序烧写方式采用两根线形式的串口来完成，这样相对于其他厂家的单片机来说，无需配置价格昂贵的仿真器。在单片机性能上，所有51单片机都采用同一种内核——MCS—51作为CPU，外部都集成了计时器、中断以及串口等模块，这样极大方便了系统软件系统的构建；不但如此，51单片机的处理速度也能够胜任大多数应用场合。
方案二：若从单片机处理速度、性能、稳定度以及内置资源等方面考虑，意大利ST公司的STM32单片机是最佳选择。在处理速度上，其主频达到72MHz以上，内部高稳定度的PLL锁相环模块能够将外部时钟倍频到工作频率，这样就大大提高了指令的处理速度。STM32单片机芯片内部大多集成了ADC、DAC、IIC、SPI以及DMA等常用模块，这点是51单片机所不具有的，这样往往通过一片STM32芯片就能完成一个复杂系统的设计。其内部程序储存器（FLASH）空间大小达到64k以上，而51单片机只有4k或者8k左右，这样在进行庞大
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